[发明专利]一种模块化多电平电网模拟器的预测控制方法

说明书

本发明涉及一种模块化多电平电网模拟器的预测控制方法。该方法主要基于模块化多电平电网模拟器，通过给定模拟信号后，对所述模块化多电平变流器进行建模，并计算得到需要投入的子模块数和电容电压预测排序，根据所得到的结果对变流器子模块动态执行开启关闭操作，从而实现对真实风电机组电网情况的预测控制。与现有技术相比，本发明具有实时性好、鲁棒性优良、控制精度高等优点。

技术领域

本发明涉及电网模拟器控制领域，尤其是涉及一种模块化多电平电网模拟器的预测控制方法。

背景技术

风力发电在近年得到了巨大的发展，大量风电机组也并入电网使用，但由于风电机组会对电网造成一些不良影响，因此需要使用电网模拟器以在事先对电网异常适应性进行测试，而国内目前对适用于风力发电的电网模拟器研究无法满足实际需求，存在许多不足之处。

CN202110045176.9公布了一种电网模拟器拓扑结构及其控制方法，该专利公布的电网模拟器及控制方法适用于风电机组，解决了传统电网模拟器存在的容量不足以支撑风电机组运行的问题。但是系统计算量较大，在控制原理上仍然比较复杂，存在鲁棒性不佳、控制复杂且控制实时性较差等问题。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种模块化多电平电网模拟器的预测控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模块化多电平电网模拟器的预测控制方法，所述模块化多电平电网模拟器包括依次连接的输入单元、整流环节、逆变环节、输出单元和负载，还包括控制单元，该控制单元包括整流测控制器和逆变侧控制器，所述整流测控制器连接输入单元和整流环节，所述逆变侧控制器连接逆变环节和输出单元，所述逆变环节采用三个单相模块化多电平变流器，每个单相模块化多电平变流器包括多个子模块。

预测控制方法包括：在整流测控制器接入电压，并根据模拟要求生成逆变环节的给定信号，对所述模块化多电平变流器进行建模并得到需要投入的子模块数以及电容电压预测值，根据电流方向对所述电容电压预测值进行排序后结合所述子模块数，将开启关闭动作分配至子模块；

所述模块化多电平变流器的建模方法如下：

S1、根据所述单相模块化多电平变流器的电路建立基尔霍夫电压和电流定律方程，并联立得到交流电流及环流状态方程；

S2、根据所述单相模块化多电平变流器的等效电路，求得上下桥臂电容电压和与差的状态方程；

S3、对所述交流电流及环流状态方程和所述上下桥臂电容电压和与差状态方程进行离散化处理，得到离散化的状态方程组，并将下一时刻交流电流及环流的指令值代入所述离散化的状态方程组得到交流电流及环流控制目标的桥臂输出参考电压；

S4、结合所述桥臂输出参考电压、所述模块化多电平变流器桥臂的子模块总数和模块化多电平变流器交流电流及环流状态方程得到交流电流和环流控制目标的桥臂输出参考电平数；

S5、对所述桥臂输出参考电平数取整，以此电平及其邻近的多个电平作为有限控制集合，建立优化目标函数，对所述桥臂输出参考电平数进行优化，得到需要投入的子模块数，所述子模块数与所述桥臂输出参考电平数呈正比例关系；

S6、根据所述子模块电容电压状态方程分别计算出各个子模块的电容电压预测值。

进一步地，步骤S1中所述交流电流及环流状态方程表达式为：